[发明专利]Epidemic机制下基于优先级的机会网络路由算法

说明书

技术领域

本发明涉及机会网络路由算法，作用是使机会网络中某些数据包得到优先转发。

背景技术

机会网络是一种不需要在源节点和目的节点之间存在完整路径，利用节点移动带来的相遇机会实现网络通信的、时延和分裂可容忍的自组织网络。机会网络不同于传统的多跳无线网络，它的节点不是被统一部署的，网络规模和节点初始位置未进行预先设置，源节点和目的节点之间的路径事先不能确定是否存在。机会网络以“存储-携带-转发”模式逐跳传输信息实现节点间通信，其体系结构与多跳无线网络不同，它在应用层与传输层之间插入一个被称为束层的新的协议层。

由于机会网络能够处理网络分裂、时延等传统无线网络技术难以解决的问题，能满足恶劣条件下的网络通信需要，其主要应用于缺乏通信基础设施、网络环境恶劣以及应对紧急突发事件的场合。

在机会网络的许多应用场景中，有区别对待不同节点的需要。如在灾难场景中，救援人员和普通民众携带的智能设备共同构成机会网络，此时救援人员节点发出的数据包应得到优先传输。再如在一些开放性的场景下，会有一些志愿节点加入到机会网络中。在有志愿节点参与的开放性机会网络中，应优先保证网络固有节点数据包的传输。

上述场景要求机会网络中节点具有优先级，部分节点以及这些节点产生的数据包可以优先使用网络资源。

评价机会网络路由算法性能指标的度量值主要有：

1.传输成功率

传输成功率(Delivery Ratio)是在一定的时间内成功到达目标节点数据包总数和源节点发出的需传输数据包总数之比，该指标刻画了路由算法正确转发数据包到目标节点的能力，是最重要的指标。

2.路由开销

路由开销(Overhead)是指在一定时间内节点转发数据包的总数，通常用所有成功到达目标节点的数据包数与所有节点转发的数据包总数之比来评价。路由开销高，意味着节点大量地转发数据包，会使网络中充斥大量的数据包副本，增加数据包发生碰撞的概率，也会大量地消耗节点能量。

3.传输延迟

传输延迟(Delivery Delay)是数据包从源节点到达目标节点所需的时间，通常采用平均传输延迟来评价。传输延迟小意味路由算法传输能力强、传输效率高，也意味着在传输过程中将会占用较少的网络资源。

发明内容

本发明涉及一种新的机会网络路由算法，该算法在Epidemic路由算法基础上引入了优先级机制，该机制可以在不对网络总体性能产生严重影响的前提下，优先转发高优先级数据包。

在机会网络中按照Epidemic路由算法转发数据包，但数据包转发时要满足优先级条件。有关优先级的描述如下：

1.机会网络中的节点具有发送和接收优先级；

2.节点可采用以下4种方式之一获得初始优先级：

(1)按照一定规则，通过声明确定自己的优先级；

(2)通过对节点移动速度、接口数量、传输速率、传输范围、转发意愿、可用缓存大小、成功转发概率等因素计算得到优先级；

(3)由管理员规定优先级；

(4)采用默认优先级。

3.节点的发送优先级随时间的增加而增加，一旦节点有数据包被成功发送则该节点发送优先级恢复到初始优先级；

4.数据包从始发源节点获得初始优先级，当数据包在节点缓存区中存储时其优先级随时间增加而增加，当数据包被成功发送，数据包的优先级恢复为初始优先级；

5.当源节点的发送优先级和目标节点的接收优先级之和大于阀值时发送源节点中的数据包；

6.当源节点要发送数据包的优先级和目标节点接收优先级之和大于阀值时发送数据包。

Epidemic算法的可扩展性较差，当网络规模扩大、网络中传输的数据包增加时，网络性能会显著下降。在开放性的机会网络中，当有志愿节点加入后，网络规模随之扩大，网络中固有节点数据包传输会受到影响。而采用基于优先级的Epidemic算法可令机会网络中固有节点具有较高优先级，保证固有节点数据包的优先传输。换言之，若仅对固有节点而言，基于优先级的Epidemic算法可以保证机会网络具有较好可扩展性。

在网络规模扩大时，导致Epidemic算法性能下降的主要原因是由于过度泛洪使网络中充斥大量的数据包副本，大量网络资源被消耗。基于优先级的Epidemic算法抑制了低优先级节点数据包的传输，减少了网络中数据包副本的数量，在保证高优先级节点数据包传输的同时可以一定程度地改善网络的总体性能。